实验四、GPS静态测量.doc

实验四 GPS静态测量
一、 实验目的
实验的目的是使学生了解采用GPS定位技术建立工程控制网的过程，使所学理论知识与实践相结合，巩固和加深对新知识的理解，增强学生的动手能力，培养学生解决问题、分析问题的能力。通过学习，应达到如下要求：
1、熟练掌握GPS接收机的使用方法，外业观测的记录要求。选点、埋石的要求。
2、合理分配时段、掌握星历预报对时段的要求。PDOP值的大小对观测精度的影响，图形结构的设计及外业工作。外业观测时手机或对讲机的合理应用。
3、掌握GPS控制测量数据处理处理的流程，能独立完成基线解算及网平差
二、 实验地点：
城市学院校区内，实验学时：4小时

三、 实验前的准备工作
1、实验内容介绍：对实验的任务和意义作好充分了解。
2、使用的仪器及物品：GPS接收机（含电池）、基座、脚架若干台，作业调度表，外业观测手簿，小钢尺，铅笔，安装有传输软件和数据处理软件的计算机，数据传输线若干根，便携式存储器。
3、搜集资料
①广泛收集测区及其附近已有的控制测量成果和地形图资料
a．控制测量资料包括成果表、点之记、展点图、路线图、计算说明和技术总结等。收集资料时要查明施测年代、作业单位、依据规范、坐标系统和高程基准、施测等级和成果的精度评定。
b．收集的地形图资料包括测区范围内及周边地区各种比例尺地形图和专业用图，主要查明地图的比例尺、施测年代、作业单位、依据规范、坐标系统、高程系统和成图质量等。
c．如果收集到的控制资料的坐标系统、高程系统不一致，则应收集、整理这些不同系统间的换算关系。
（注：本实验采用地科系2013年5月建立的校园控制网资料）
②收集有关GPS测量定位的技术要求
通过参考测量规范，收集有关的测量技术要求。GPS测量规范包括：
a．《全球定位系统GPS测量规范》GB/T 18314-2009
b.《工程测量规范》 GB 50026-2007
四、 GPS控制网的布设
1、GPS网图形设计原则
①GPS网应根据测区实际需要和交通状况，作业时的卫星状况，预期达到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照优化设计原则进行。
②GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如一个或若干个独立观测环，或者附合路线形式，以增加检核条件，提高网的可靠性。
③GPS网的点与点之间不要求通视，但应考虑常规测量方法加密时的应用，每点应有一个以上通视方向。
④在可能条件下，新布设的GPS网应与附近已有的GPS点进行联测；新布设的GPS网点应尽量与地面原有控制网点相联接，联接处的重合点数不应少于三个，且分布均匀，以便可靠地确定GPS网与原有网之间的转换参数。
⑤GPS网点，应利用已有水准点联测高程。C级网每隔3~6点联测一个高程点，D和E级网视具体情况确定联测点数。A和B级网的高程联测分别采用三、四等水准测量的方法；C至E级网可采用等外水准或与其精度相当的方法进行。
2、GPS网的密度设计
在GPS方案设计时，一般首先根据测量任务书提出的GPS网的密度和经济指标，再结合规范(工程测量规范)规定并现场踏勘具体确定各点间的连接方法，各点设站观测的次数、时间长短等布网观测方案。
各种不同的任务要求和服务对象，对GPS点的分布要求也不同。对于一般城市和工程测量布设点的密度主要满足测图加密和工程测量的需要，平均边长一般在几公里以内。
GPS网中相邻点间距离 (km)
级别
项目
二等
三等
四等
一级
二级
相邻点平均距离
9
4.5
2
1
0.5
闭合环或附合路线的边数
≤6
≤8
≤10
≤10
≤10
3、GPS控制网的选点
①点位的选择应符合技术设计要求，并有利于其他测量手段进行扩展与联测；
②点位的基础应坚实稳定，易于长期保存，并应有利于安全作业；
③周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，被测卫星的地平高度角应大于15°
④点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），其距离不小于200m并应远离高压输电线其距离不得小于50m；
⑤附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体或产生多路径效应的环境；
⑥交通应便于作业；
⑦充分利用符合要求的旧有控制点及其标石和觇标。
（4）埋石
鉴于所选待定点是临时性使用，可埋设简易标志即可，如木桩、水泥钉。
选点埋石后应提交GPS点点之记和GPS网的选点网图。GPS点点之记可参照导线点点之记。
五、制定观测计划
根据实际作业的进展情况，及时调整观测计划和调度命令。
GPS测量作业调度表
时段
编号
观测
时间
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
机号
机号
机号
机号
机号
0

1

六、静态外业观测
1、外业基本要求
a．各级测量作业基本技术要求：
各级GPS测量基本技术要求规定
级别
项目
AA
A
B
C
D
E
卫星截止高度角
10
10
15
15
15
15
同时观测有效卫星数
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
有效观测卫星总数
≥20
≥20
≥9
≥6
≥4
≥4
观测时段数
≥10
≥6
≥4
≥2
≥1.6
≥1.6
PDOP值
< 6
< 6
< 6
< 6
< 6
< 6
b．观测组必须严格遵守调度命令，按规定时间同步观测同一组卫星。当没按计划到达点位时，应及时通知其它各组，并经观测计划编制者同意对时段作必要调整，观测组不得擅自更改观测计划。
c．一个时段观测过程中严禁进行以下操作：关闭接收机重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变接收设备预置参数等；改变天线位置；按关闭和删除文件功能等。
d．观测期间作业员不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，要防止人员或其它物体靠近、碰动天线或阻挡信号。
e．在作业过程中，不应在天线附近使用无线电通讯。当必须使用时，无线电通讯工具应距天线10m以上。雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击。
2．外业观测记录要求
a．测站名的记录，测站名应符合实际点位
b．时段号的记录，时段号应符合实际观测情况；
c．接收机号的记录，应如实反映所用接收机的型号；
d．起止时间的记录；
e．天线高的记录，观测前后量取天线高的互差应在限差之内，取平均值作为最后结果，精确至0.001m；
f．测量手簿必须使用铅笔在现场按作业顺序完成记录，字迹要清楚、整齐美观，不得连环涂改、转抄。如有读、记错误，可整齐划掉，将正确数据写在上面并注名原因。
g．严禁事后补记或追记，并按网装订成册，交内业验收。
七、静态数据传输与备份
用数据传输线正确连接GPS接收机和计算机，数据线不应有扭曲，接口应直插直拔，不应有扭转。
a．及时将当天观测记录结果录入计算机，并拷贝成一式两份；
b．数据文件备份时，宜以观测日期为目录名，各接收机为子目录名，把相应的数据文件存入其子目录下。存放数据文件的存储器应制贴标签，标明文件名，网名、点名、时段号和采集日期、测量手簿应编号；
c．制作数据文件备份时，不得进行任何剔除或删改，不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。
d．数据在备份后，宜通过数据处理软件转换至RINEX通用数据格式，以便与各类商用数据处理软件兼容。
八、静态数据处理
1、利用中海达后处理软件HGO基线基线解算及网平差（参看视频）
2、成果输出

九、应提交的成果
1、GPS控制网图；
2、平差报告及成果表；
3、外业观测记录
4、GPS测量技术总结

附表1
GPS点点之记
日期：20 年 月 日 记录者： 绘图者： 校对者：
点
名
及
种
类
GPS点
名

土 质

号

相临点（名、号、里程、通视否）

标石说明（单、双层、类型）旧点

旧点名

所 在 地

交通路线

所在图幅号

概略位置
X Y
L B
(略图)

备 注

附表2：GPS作业调度表
GPS作业调度表
时段
编号
观测
时间
测站名
测站名
测站名
测站名
GPS网略图
机号
机号
机号
机号
0

1

2

3

4

5

6

附录:3：GPS外业观测手簿
工程GPS外业观测手簿
观测者姓名 日 期 年 月 日
测 站 名 测 站 号 时段号
天 气状 况
测站近似坐标：
经度：E ° ′
纬度：N ° ′
高程：
本测站为
□ 新点
□ 等大地点
□ 等水准点
□
记录时间：□北京时间 □UTC □ 区时
开录时间 结束时间
接收机号 天线号
天线高：（m） 测后校核值
1. 2. 3. 平均值
天线高量取方式略图

测站略图及障碍物情况

观测状况记录
1.电池电压 (快、条)
2.接收卫星号
3.信噪比（SNR）
4.故障情况
5.备注

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